Как да изчислим осветеността

Когато инсталирате електрически крушки или контролирате яркостта на екрана на вашия компютър, разбирането за яркостта на светлината може да ви помогне да определите колко ефективни са те.

Theосветеностна повърхност, характеристика, различна отяркост, измерва колко светлина пада върху него, докатояркосте количеството светлина, отразено или излъчено от него. Избягването на терминологията по отношение на яркостта и електричеството може да ви помогне да вземете по-добри решения.

Измервате осветеността като количество светлина, която пада върху повърхността в единицисвещи за кракаилилукс. 1 лукс, единицата SI, е равна на около 0,0929030 свещи за крака. 1 лукс също е равен на 1 лумен / м² в която луменът е мярка засветлинен поток, количеството видима светлина, която източникът излъчва за единица време, а 1 лукс също се равнява на .0001 phot (ph). Тези единици ви позволяват да използвате широка гама от скали за определяне на осветеността за различни цели.

Можете да изчислите осветеносттаЕ.свързани със светлинния поток "phi"Φизползвайки

над дадена областA. Това уравнение обозначава светлинния поток сΦ, същия символ за магнитен поток и показва сходство с уравнението за магнитен поток

за площ, успоредна на магнитAи сила на магнитното полеБ.. Това означава, че осветеността е паралелна на магнитното поле по начина, по който учените и инженерите го изчисляват и можете да преобразувате мерните единици за осветеност (поток / m²) директно към ватове, като се използва интензитетът (в единици кандели).

Можете да използвате уравнението

за потокΦ, интензивностАзи ъглова граница "ом"Ωза ъгловия диапазон встерадиан (sr), или квадратен радиан, а пълната сфера има ъглов обхват от4π. Светлината, изчислена в осветеност, пада върху повърхността и се разпространява, причинявайки обекта да стане ярък, така че осветеността може да се използва като мярка за яркост.

Например:Осветеността на повърхността е 6 лукса, а повърхността е на 4 метра от източника на светлина. Каква е интензивността на източника?​

Тъй като светлината се движи по излъчващ модел, можете да си представите, че източникът на светлина е центърът на сфера с радиус, равен на разстоянието между източника на светлина и обекта. Това означава, че съответната повърхност, която трябва да се използва, е повърхността на сферата, която съответства на това разположение.

Умножавайки повърхността на сферата с радиус 4 като4π4²м² чрез осветеност 6 лумена / m² ви дава 1206,37 лумена потокΦ. Светлината пътува директно към повърхността, така че ъглова обхватΩе4πкандели и, използвайкиΦ = I x Ω,интензивносттаАзе 15159,69 лумена / м².

Кандела, използвана в ъгловия обхват, се използва като измерване на количеството светлина, което светлинен източник излъчва в диапазон в триизмерен обхват. Както е показано чрез примера, ъгловият обхват се измерва чрез стерадиан върху повърхността, върху която се прилага светлината. Стерадианът на пълна сфера е4πкандели. Уверете се, че не смесвате лукс и кандела.

Докатоканделае измерване на ъгловия обхват,луксе осветеността на самата повърхност. В точки по-далеч от източник на светлина, луксът е по-малък, тъй като по-малко светлина може да достигне тази точка. Това е важно в реални приложения и прецизни изчисления, които трябва да отчитат точния източник на светлина, която би била например в волфрамовия проводник на крушка, а не в корпуса на крушката себе си. За по-малки крушки като някои LED източници на светлина разстоянието може да е по-незначително в зависимост от мащаба на вашите изчисления.

Един стерадиан на сфера с радиус от един метър ще обхваща повърхност от 1 m². Можете да получите това, като знаете, че пълната сфера обхваща4πкандели така, за площ от4π(от4πr²с радиус 1) стерадиани, повърхността, която тази сфера би покрила, е 1 m². Можете да използвате тези преобразувания, като изчислите реални примери за крушки и свещи, излъчващи светлина, като използвате повърхността на сфера, за да отчетете геометрията на светлината. След това те могат да бъдат свързани с яркостта.

Докато осветеността измерва светлината, падаща върху повърхността, яркостта е светлината, излъчвана или отразена от тази повърхност в кандела / м² или "гниди". Стойностите на яркосттаLи луксЕ.са свързани чрез идеална повърхност, която излъчва цялата светлина с уравнениетоE = L x π​.

Ако изглежда страшно да имате толкова много различни начини за измерване на едни и същи количества, онлайн калкулаторите и диаграмите извършват изчисления, за да конвертират между различни единици, за да улеснят задачата. Бързи таблици предлага калкулатор лумени към ват, който изчислява мощността за различни светлинни стандарти. Таблицата на уебсайта показва тези стойности, така че можете да видите как се сравняват помежду си. Обърнете внимание на мерните единици лумени и ватове, когато извършвате тези преобразувания, които също използват светещата ефективност от "ета"η.​

The EngineeringToolBox предлага също методи за изчисляване на осветеността и осветеността за стандарти на електрически крушки и лампи заедно с диаграма за измерване на лукс. Осветяването е друг метод за изчисляване на осветеността, който използва електрическите стандарти на лампата или източника на светлина, вместо експерименталните измервания на светлината, която се издава сама. Дадено е от уравнението за осветеностАзкато

за яркост на лампата L_л (в лумени), коефициент на използване° С_u, фактор на загуба на светлинаL_LFи площта на лампатаA_л(в m²).

Както се изчислява от уебсайта на RapidTables, светещата ефективност на радиацията е често срещан начин да се опише как електрическа крушка или друг източник на светлина използва добре своите енергийни ресурси, но официалният метод за определяне на ефективността на светлинните източници е светещата ефективност на източника, а не радиация.

Учените и инженерите обикновено изразяват ефективността на осветлението като процентна стойност с максималната теоретична стойност на ефективността на осветлението 683,002 lm / W, която излъчва 555 nm дължина на вълната на светлината. Като един пример, типичният съвременен бял ват "лумизиран" може да достигне ефективност от над 100 lm / W с ефективност от 15%, което всъщност е повече от много други видове източници на светлина.

Измерването на яркостта и осветеността в науката и инженерството отчитат начините, по които самите очи възприемат яркостта на светлината, за да получат по-изискани, обективни измервания. Изследвайки разпределението на яркостта на светлината с помощта на експерименти се опитайте да разберете дали реакцията на яркостта се дължи на конусни или пръчковидни фоторецепторни сигнали в човешкото око.

Други изследвания, като фотометрични изследвания, се стремят да открият специфични форми на радиация въз основа на тяхната линейност на реакцията. Ако два потока светлинаΘ₁иΘ₂трябваше да произвеждат два различни сигнала, фотометричните детектори измерват сигнала, генериран в резултат на двата потока, добавени линейно. Линейността на отговора е мярката на тази връзка.